Способ гидрофобизации заполнителя

 

Использование: в технологии изготовления гидрофобных заполнителей для бетонов, асфальтобетонов, тепло-, звуко- и гидроизоляционных материалов. Сущность: способ гидрофобизации заполнителя включает подачу предварительно термообработанного заполнителя в камеру гидрофобизации и перемешивание при распылении в центральной зоне перемешивания в факеле вихревой форсунки при температуре 500 - 700^oС до 20% общей массы гидрофобизатора - тяжелого продукта переработки нефти и при распылении остальной части гидрофобизатора в периферийной зоне перемешивания при температуре 200 - 300^oС и пониженном содержании кислорода. Общий расход гидрофобизатора составляет 0,15 - 1,0% от массы сухого заполнителя. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области строительства, а именно к технологии изготовления гидрофобных материалов, применяемых в качестве заполнителей для цементобетонов, асфальтобетонов, тепло- звуко-гидро-изоляционных материалов и засыпок.

Известен способ изготовления гидрофобных материалов на смесительной или помольной установке путем обработки заполнителя петролатумом при температуре 160-190^оС с окислением его в процессе изготовления [1] Известный способ не обеспечивает высокого качества и эффективности гидрофобизации, что связано с низкой прочностью гидрофобного покрытия, трудностью обработки мелкозернистых материалов и значительным расходом активатора (1-3%).

Известен способ изготовления гидрофобных материалов путем предварительной термообработки и подачи материала в камеру гидрофобизации закрученным потоком теплоносителя, подаваемого в камеру сверху. Обработку производят газообразным гидрофобизатором, подаваемым в нижнюю часть камеры [2] Известный способ не позволяет обрабатывать частицы материала крупнее 0,8 мм по условиям аэропереноса и времени сушки. Используются температурные режимы обработки, не отвечающие оптимальным параметрам радикализации и адсорбции гидрофобного газа, а следовательно, и целям обработки полиминерального сырья. Производительность установки неадекватна ее экологическому воздействию.

Цель изобретения повышение качества и эффективности гидрофобизации полидисперсных материалов различного минерального и зернового состава.

Указанная цель достигается тем, что в способе гидрофобизации поверхности дисперсных материалов, включающем подачу предварительно термообработанного заполнителя в камеру гидрофобизации и перемешивание при введении гидрофобизатора тяжелого продукта переработки нефти факелом форсунки, характеризующегося неполным сгоранием топлива, в центральной зоне перемешивания в полости факела вихревой форсунки при температуре 500-700^оС распыляют до 20% общей массы гидрофобизатора, а остальную часть гидрофобизатора распыляют в периферийной зоне перемешивания при температуре 200-300^оС и пониженном содержании кислорода. Общий расход гидрофобизатора составляет 0,15-1,0% от массы сухого заполнителя.

Распыление гидрофобизатора в полости факела вихревой форсунки позволяет использовать искусственную атмосферу с обедненным содержанием кислорода и высокой температурой, в которой происходит термическая деструкция молекул на радикалы практически без их окисления. При необходимости форсунка может работать в режиме неполного сгорания, что обеспечивает наполнение легких фракций гидрофобизатора. Минимальная температура эффективной радикализации для большинства гидрофобизаторов (битум, гудрон, пек, нефть, мазут) составляет 500-600^оС, что позволяет заполнить высокотемпературную зону камеры сушильного барабана гидрофобизатором, образующим прививки на активных центрах сырьевого материала. До 20% активирующего материала это первичная прививка, обеспечивающая адгезию на активные центры материала. Распыление вторичной гидрофобизирующей части вне зоны перемешивания под слоем заполнителя с температурой 200-300^оС позволяет получить активную парогазовую среду с избыточным давлением, конденсирующуюся на поверхности материала, имеющей первичные радикальные прививки. Вторичная прививка закрепляется силами адгезии и взаимодействия с первичной прививкой, создавая моно- или полимолекулярный слой поверхностно-активного вещества (ПАВ) и полимера. Пониженное содержание кислорода предотвращает образование менее активного типа гидрофобизатора активной сажи. Распыление в сушильном барабане, а не в аэродисперсной смеси с меньшим содержанием минерального материала в прототипе позволяет наиболее эффективно использовать активацию и через радикализированную газовую, а не только парогазовую фазу и повышает эффективность процесса. По прототипу материал с крупностью зерен более 0,8 мм и средней плотностью выше 1,8 г/см³ практически не витает в воздушном потоке вихревой установки, а значительный воздухопоток, необходимый для удержания частиц во взвешенном состоянии, уносит активирующий газ, снижает его концентрацию, привносит кислород окисляющий гидрофобизатор.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа при гидрофобизации в сушильном барабане; на фиг.2 узел введения гидрофобизатора.

Последовательность операций следующая. Сырьевые материалы 1 подаются элеватором 2 на предварительную сушку, нагрев и предактивацию отходящими газами. В теплообменнике 3 происходят предварительная сушка, нагрев и предактивация материала отходящими газами. Затем материал подается в сушильный барабан 4. В зоне 5 материал сушится от свободной и физически связанной влаги, нагревается до температуры 10020^оС. В зоне 6 материал нагревается и происходит предактивация за счет увеличения числа прививок гидрофобизатора на активных центрах при температуре 100-250^оС. В полости факела вихревой форсунки сушильного барабана распыляется до 20% гидрофобизатора, битума БНД 30/60 (при температуре 160^оС) при температуре 500-700^оС до частиц размером 1-5 мкм. Остальная часть гидрофобизатора распыляется в зоне перемешивания при температуре 200-300^оС. В зоне 7 происходит первичная обработка радикализированным высокотемпературным газом гидрофобизатора 200-300^оС, в зоне 8 вторичная обработка в парогазовой фазе гидрофобизатора. В зоне 9 выгружается и охлаждается гидрофобный материал. Затем материал подается на складирование посредством ковшового элеватора с целью использования в технологическом процессе.

Кроме того, на схеме показаны выход 12 очищенного газа; форсунка 13 гидрофобного газа; форсунка 14 гидрофобизатора прививки; битумный насос 15; емкость 16 битума; форсунка 17 сушильного барабана.

П р и м е р. Обработке подвергался отсев дробления гранодиорита фракции 0-10 мм, который ковшовым элеватором-питателем подавался во входное отверстие сушильного барабана асфальтобетонного завода с установкой Г-1. Сушильный барабан переоборудовался под подачу активирующего материала, в качестве которого был принят битум нефтяной дорожной марки БНД-40-60, подаваемый при температуре 160^оС насосом БН-1 с расходом 0,8% от массы обрабатываемого материала. Скорость подачи материала около 1,5 кг/c, производительность 50 т/смену. Нагревательная вихревая форсунка барабана работала в традиционном режиме, обеспечивая температуру в контрольных зонах не более 300^оС, не менее 180^оС в соответствии с заявляемым решением. Гидрофобизатор распылялся через форсунки и образовывал до 20% радикализованного газа и около 80% парогазовой фазы. Радикализированная часть гидрофобизатора вытягивалась отходящими газами вдоль стенок барабана по вихревой траектории обтекая минеральный материал. Отбор пробы из различных зон сушильного барабана показывает, что в зоне разогрева удаляется в основном свободная вода с открытой поверхности зерен материала. Проявляется мозаичная гидрофобизация поверхности на участках минерального материала освободившегося от водной пленки. В зоне высокотемпературной обработки удаляется практически вся свободная вода и часть пленочной на дефектах минерального материала. Степень гидрофобности нарастает, но не является достаточной из-за несконденсированности адсорбированного активирующего газа. В зоне охлаждения и подачи парогазовой фазы гидрофобизатора гидрофобность быстро нарастает до оптимальной и пленка адсорбированных молекул становится сплошной для водного смачивания.

Одновременно на экспериментальной установке вихревого типа была произведена обработка отсева гранодиорита той же крупности по способу описанному в прототипе. Существенным отличием явилось то, что расход гидрофобизатора составит 0,4-1,2% от массы материала, при меньших расходах указанных в прототипе гидрофобность была недостаточна на фракциях материала, выше 0,5 мм, поэтому применялась трехкратная обработка, которая позволила получить удовлетворительные и сравнимые с предложенным методом результаты.

Сравнение способов гидрофобизации приведено в таблице.

Формула изобретения

СПОСОБ ГИДРОФОБИЗАЦИИ ЗАПОЛНИТЕЛЯ, включающий подачу предварительно термообработанного заполнителя в камеру гидрофобизации и перемешивание при введении гидрофобизатора - тяжелого продукта переработки нефти в факеле форсунки, характеризующемся неполным сгоранием топлива, отличающийся тем, что в центральной зоне перемешивания в полости факела вихревой форсунки при 500 - 700^oС распыляют до 20% общей массы гидрофобизатора, а остальную часть гидрофобизатора распыляют в периферийной зоне перемешивания при 200 -300^oС и пониженном содержании кислорода, при этом общий расход гидрофобизатора составляет 0,15 - 1,0% от массы сухого заполнителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3